本文關(guān)鍵詞：二路三路氣流式霧化噴嘴數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化

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【摘要】：霧化噴嘴是航空發(fā)動機中的關(guān)鍵設(shè)備,霧化性能的好壞直接影響航空發(fā)動機飛行動力的輸出。本研究噴嘴的工作機理是將乙醇燃料霧化,使乙醇霧滴與空氣充分接觸,得到合適的油霧密度讓燃燒最充分,提高燃油效率。用數(shù)值模擬的方法仿真噴霧場,得到霧化錐角、液滴粒徑離散數(shù)量分布、霧化粒子尺寸分布、壓力速度分布等結(jié)果,能夠為燃燒器噴嘴的改進設(shè)計提供重要依據(jù)。針對乙醇霧化噴嘴的三維結(jié)構(gòu)特征建立幾何模型,初步確定乙醇和空氣流的單相仿真模型。利用根據(jù)噴嘴內(nèi)流場模擬結(jié)果建立的氣液霧化的Wave破碎模型和歐拉-拉格朗日氣液兩相流模型模擬噴嘴外霧化場。對霧化錐角、粒子平均直徑SMD(Sauter Mean Diameter)、霧化均勻度等噴霧指標進行綜合分析,對噴嘴各結(jié)構(gòu)參數(shù)實行優(yōu)化,獲得二路噴嘴五個最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)(L1=55mm,L=20mm,n=4,d1=10mm,θ=0)及三路噴嘴七個最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)(L=20mm,L1=65mm,D=16mm,d1=8mm,n=5,θ=15,D1=30mm)。研究發(fā)現(xiàn)對二路噴嘴:混合段長度L、氣流入射角θ、空氣噴嘴直徑d1對霧化效果影響較大,其中混合段長度L對噴嘴出口速度影響不大,但對噴嘴內(nèi)部流場狀態(tài)影響很大(流場更均勻),氣流入射角θ、空氣入射口直徑d1對噴嘴出口氣流速度影響較大,空氣噴嘴數(shù)n和氣體流動管道長度L1對霧化效果影響相對較小。對三路噴嘴:混合段長度L、內(nèi)側(cè)空氣流動管道直徑D對霧化效果影響較大,其余參數(shù)對霧化影響相對較小,其中混合段長度L對噴嘴內(nèi)部流場影響很大,內(nèi)側(cè)空氣流動管道直徑D對噴嘴出口氣流速度影響很大。對比二路、三路噴嘴的霧化特性分析:混合段長度對霧化效果影響最大,氣流沿軸向速度大小對霧化效果影響次之;三路噴嘴比二路噴嘴多了個二次環(huán)形射流對一次粒子流進行二次細化,故霧化性能更加穩(wěn)定。然后利用最優(yōu)化的噴嘴結(jié)構(gòu)研究了各噴射參數(shù)對射流破碎混合效果的影響。研究表明當氣液質(zhì)量比ALR增大或提高入射流(空氣)噴射壓力,空氣流對乙醇液滴的沖擊擾動會大幅增強使霧化效果明顯提升(粒子SMD大幅減小);當單獨增大環(huán)境壓力或固定環(huán)境壓力與噴射壓力差?p不變的基礎(chǔ)上增大環(huán)境壓力,都會削弱這種作用使霧化效果變差(粒子SMD快速變大);同時,一旦噴嘴的幾何形狀固定,噴射參數(shù)的變化對霧化錐角的影響將會很小。噴霧場中乙醇顆粒直徑分布一般是沿射流噴射方向逐漸減小并產(chǎn)生波動,靠近射流中心的粒子直徑較大,射流邊緣粒子由于受到的作用較強故直徑較小。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V231

【參考文獻】

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1 馬哲樹,涂淑平,姚壽廣;文丘利型油燃燒器出口氣液兩相流動與燃燒的數(shù)值模擬[J];華東船舶工業(yè)學院學報(自然科學版);2001年01期

2 沈赤兵,周進,王振國,李麥亮,李清廉;三組元噴嘴霧化特性的試驗研究[J];推進技術(shù);1999年05期

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本文編號：1244862